نشریه علوم و مهندسی سطح

نشریه علوم و مهندسی سطح

آبکاری الکتریکی پوشش‌های کربن شبه الماس برای کاربرد های فضایی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 پژوهشکده رانشگرهای فضایی، پژوهشگاه فضایی ایران، تبریز، ایران
2 گروه مهندسی مواد، دانشکده مکانیک، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران
چکیده
اجزای متحرک مکانیکی و تماس مستقیم بین سطوح در خلا بکار رفته در کاربردهای فضایی، موجب تحقیقات زیادی برای یافتن پوششهای روان کننده‌ی جامد-جامد با مقاومت به سایش از جمله پوششهای کربن شبه الماس DLC است. روش آبکاری الکتریکی از لحاظ ارزانی تجهیزات و سادگی فرایند برای تهیه فیلم‌های DLC و مواد کربنی مربوطه در حال رقابت با سایر روش‌ها است. در این پژوهش پوشش DLC به روش آبکاری الکتریکی در ولتاژهای بالا سنتز شد. انواع کربن و پیوندهای پوشش‌ بدست آمده به روش طیف‌سنجی رامان مطالعه گردید. خواص تریبولوژیکی و ریزساختاری نمونه‌ها به وسیله آنالیزهای میکروسختی‌سنجی، آزمون سایش و میکروسکوپ الکترونی روبشی متاثر از میدان FESEM مطالعه گردید. مقدار قابل قبول پیوندهای sp3 در پوشش‌دهی کربن شبه الماس به روش آبکاری الکتریکی، در ولتاژ 470 ولت حاصل گردید. با بررسی تصاویر FESEM مشخص شد که ساختاری مشابه به گل‌کلم ایجاد شده است. سختی پوشش حاصل از روش آبکاری الکتریکی به دلیل مقدار بالای پیوندهایsp3 بالا است، به نحوی که در پوشش بهینه مقدار سختی در حدود ۱۶۰۰ ویکرز اندازه‌گیری گردید. ضریب اصطکاک پوشش DLC در مسافت های کم که مناسب لولا های فضایی با دامنه حرکت پائین است کم و قابل قبول است لیکن با افزایش مسافت، دچار افزایش چشمگیری گردید.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] ASM HAND BOOK, “SURFACE ENGINEERING”, ASM INTERNATIONAL, VOL. 5, 11th ed., USA
[2] مرضیه کریمی، فرهنگ عباسی، محمد مهدویان احدی، "مروری بر پوشش های روان کننده"، نشریه علمی ترویجی مطالعات در دنیای رنگ، شماره3، 41-53، 1397
[3] J. Fontaine, “Towards the use of diamond-like carbon solid lubricant coatings in vacuum and space environments”, Journal of Engineering Tribology, Vol. 222 Part J, 2008.
[4] A. Grill, “Diamond-like carbon: state of the art”, Diamond and Related Materials, 8, 428–434, 1999.
[5] K. A. H. Al Mahmud, M. A. Kalam, H. H. Masjuki, H. M. Mobarak, and N.W. M. Zulkifli, “AN UPDATED OVERVIEW OF DIAMOND-LIKE CARBON COATING  IN TRIBOLOGY” Critical Reviews in Solid State and Materials Sciences, 0:1–29, 2014
[6] R. K. Roy, S. F. Ahmed, J. W. Yi, M. W. Moon, K. R. Lee, Y. Jun, “Improvement of adhesion of DLC coating on nitinol substrate by hybrid ion beam deposition technique”, 1179–1183, 2009
[7] R.K. Roy, B. Deb, B. Bhattacharjee, A.K. Pal, “Synthesis of diamond-like carbon film by novel electrodeposition route”, Thin Solid Films 422, 92–97,2002
[8] Kedong Ma, Guangbin Yang, Laigui Yu, Pingyu Zhang, “Synthesis and characterization of nickel-doped diamond-like carbon film electrodeposited at a low voltage”, Surface & Coatings Technology 204 , 2546–2550, 2010.
[9] J.Robertson, “Properties of diamond-like carbon”, Surface and Coatings Technology,185-203,1992
[10] S. Gupta, M. Pal Chowdhury, A.K. Pal, “Synthesis of DLC films by electrodeposition technique using formic acid as electrolyte”, Diamond & Related Materials 13, 1680– 1689,2004.
[11] S. K. Pal, “Synthesis, characterization and tribological behavior of nitrogen-doped chromium-diamondlike carbon nanocomposite thin film”, Louisiana State University Master's Theses,2004
[12] Ch.Cao, H.Zhu, H.Wang, “Electrodeposition diamond-like carbon films from organic liquids”, Volume 368, 203-207, 2000
[13] H. Hassannejad, F. Bogani, M. Boniardi, A. Casaroli, C. Mele, B. Bozzini, “Electrodeposition of DLC films on carbon steel from acetic acid solutions”, Transactions of the IMF, 92,183-188,2014.
 
[14] H. Panga, X.Wang, G. Zhang, H. Chen, G.Lv, S. Yanga, “Characterization of diamond-like carbon films by SEM, XRD and Raman spectroscopy”, Applied Surface Science 256, 6403–6407, 2010
 
[15] K. Sreejith, J. Nuwad, C.G.S. Pillai, “Low voltage electrodeposition of diamond like carbon (DLC)”, Applied Surface Science 252, 296–302, 2005
 
[16] B. Pandey, S.Hussain, “Effect of nickel incorporation on the optical properties of diamond-like Carbon  (DLC) matrix”, Journal of Physics and Chemistry of Solids, 72, 1111–1116, 2011
 
[17]. Donnet, C., Fontaine, J., Le Mogne, T., Belin, M., Héau, C., Terrat, J. P., ... & Pont, G. (1999). Diamond-like carbon-based functionally gradient coatings for space tribology. Surface and Coatings Technology, 120, 548-554.
 
[18]. Vercammen, K., Meneve, J., Dekempeneer, E., Smeets, J., Roberts, E. W., & Eiden, M. J. (1999). Study of RF PACVD diamond-like carbon coatings for space mechanism applications. Surface and Coatings Technology, 120, 612-617.
[19]. Sun, X. (2013). Solid Lubricants for Space Mechanisms. In: Wang, Q.J., Chung, YW. (eds) Encyclopedia of Tribology. Springer, Boston, MA. https://doi.org/10.1007/978-0-387-92897-5_1230